DE102017209704A1

DE102017209704A1 - Vorrichtung zum Abtragen von Material von einer Unterlage

Info

Publication number: DE102017209704A1
Application number: DE102017209704.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Plöckl
Original assignee: Washtec Holding GmbH
Current assignee: Washtec Holding GmbH
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-12-13
Also published as: CN110709177B; WO2018224469A1; CN110709177A; EP3634656B1; EP3634656A1; ES2847850T3; US20200130019A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum partiellen Abtragen der Beschichtung einer Metallplatte, umfassend die folgenden Merkmale:
- eine Matrize sowie einen Stempel, die gemeinsam einen Spalt zum Hindurchführen der Metallplatte miteinander bilden;
- einen Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Matrize und Stempel einerseits sowie der Metallplatte andererseits;
- die Matrize trägt auf ihrer der Metallplatte zugewandten Fläche eine überstehende Klinge, deren Schneide der Bewegungsrichtung der Metallplatte entgegengerichtet ist;
- eine Druckeinrichtung zum Zusammendrücken von Matrize und Stempel;
- Stempel trägt eine Rolle, die auf der der Klinge gegenüberliegenden Fläche der Metallplatte abrollt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtragen einer Materialschicht von einer Unterlage. Dabei handelt es sich insbesondere um das Abtragen einer Beschichtung von einer Metallplatte. Die Beschichtung kann aus Zink bestehen, insbesondere aus einer Bandverzinkung.
Das Abtragen wird beispielsweise dann angewandt, wenn eine zinkbeschichtete Metallplatte weiter verarbeitet wird und die Zinkschicht beim Weiterverarbeiten störend ist. Dies kommt dann in Betracht, wenn die Metallplatte mit anderen Gegenständen, beispielsweise einer weiteren Metallplatte, durch Schweißen verbunden werden soll.
DE 103 03 063 A1 beschreibt ein Verfahren zum Abtragen von Material, insbesondere von Metall, durch einen Laserstrahl, der in das abzutragende Material eingebracht wird, sodass dieses verdampft. Dieses Verfahren ist jedoch mit erheblichem apparativem Aufwand verbunden. Auch entstehen hierbei giftige Dämpfe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der sich von einer zinkbeschichteten Metallplatte auf den flächigen Bereichen die Zinkbeschichtung entfernen lässt. Die Vorrichtung soll einfach und kostengünstig in der Herstellung sein. Das Abtragen der Schicht soll auf beliebig großen Flächen vorgenommen werden können. Die Abtragfläche soll beliebige Konturen haben, beispielsweise die Gestalt von geradlinigen oder gekrümmten Streifen, von Kreisflächen oder eckigen Flächen usw.
Diese Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Eine solche Vorrichtung umfasst die folgenden Merkmale:

- Eine Matrize sowie einen Stempel, zwischen denen die beschichtete Metallplatte hindurchgeführt wird.
- Einen Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Matrize und Stempel einerseits sowie der Metallplatte andererseits.
- Die Matrize trägt auf ihrer der Metallplatte zugewandten Seite eine überstehende Klinge, deren Schneide der Bewegungsrichtung der Metallplatte entgegengerichtet ist.
- Eine Druckeinrichtung zum Zusammendrücken von Matrize und Stempel.
- Der Stempel trägt eine Rolle, die auf der der Klinge gegenüberliegenden Fläche der Metallplatte abrollt.

Je nach Breite der Klinge lässt sich mit dieser Vorrichtung ein Streifen der Beschichtung von der Metallplatte abtragen. Die Abtragtiefe liegt im Bereich von wenigen Mikrometern bis zu 1 mm oder mehr. Der Streifen kann gradlinig oder gekrümmt verlaufen. Auch eine größere zusammenhängende Fläche kann durch Bearbeitung nebeneinander liegender Streifen abgetragen werden. Im beschichtungsfreien Bereich kann ein Gegenstand angeschweißt werden. Durch das Entfernen der Beschichtung, insbesondere einer Zinkbeschichtung, lassen sich Schweißvorgänge problemfrei durchführen. Das erfindungsgemäße mechanische Abtragen von Beschichtungen hat sich als sehr rationell erwiesen. Das Beseitigen von Beschichtungen mittels Laserstrahlen entfällt und somit auch die hiermit verbundenen Nachteile wie das Entstehen giftiger Dämpfe.
Die Erfindung lässt sich auf verschiedenen Gebieten der industriellen Fertigung anwenden, besonders in der Serienproduktion von Fahrzeugkarosserien, bei der Herstellung von Autowaschanlagen und anderem mehr.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:

1 zeigt im Aufriss und in schematischer Darstellung eine Vorrichtung im Betrieb, mit einer zwischen Matrize und Stempel hindurchlaufenden Metallplatte.
2 zeigt die Matrize gemäß 1 in einer Draufsicht.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Matrize im Aufriss.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Matrize.

Aus den 1 und 2 erkennt man im Einzelnen Folgendes:

Matrize 1 und Stempel 2 sind in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet, sodass sich zwischen diesen beiden ein Spalt befindet. Durch den Spalt wird eine Blechtafel 3 hindurchgeführt. Blechtafel 3 ist auf ihrer der Matrize zugewandten Seite mit einer Beschichtung 4 versehen. Bei der Beschichtung handelt es sich um eine Bandverzinkung. Durch die Verzinkung wird die Blechtafel 3 über längere Zeiträume gegen Korrosion des Grundmaterials geschützt.
Stempel 2 trägt eine drehbar gelagerte Rolle 5. Diese ist vorteilhafterweise aus einem flexiblen Material gefertigt, beispielsweise aus Hartgummi. Auch kann der gesamte Stempel 2 um seine Rotationsachse 8 verdrehbar sein. Auch kann er um eine Schwenkachse verschwenkbar sein, die parallel zur Drehachse der Rolle verläuft.

Im vorliegenden Falle sind Matrize 1 und Stempel 2 stationär. Hingegen wird die Blechtafel 3 in 1 gesehen von rechts nach links bewegt - siehe Pfeil. Hierbei rollt die Rolle 5 auf der Oberseite der Blechtafel 3 ab.
Es ist eine hier nicht dargestellte Einrichtung zum Andrücken von Stempel 2 gegen die Matrize 1 vorgesehen.
Wie man aus 1 erkennt, ist die obere Fläche 1.1 der Matrize 1, die der Blechtafel 3 zugewandt ist, bombiert, d.h. Sie ist konvex gekrümmt. Hierdurch wird der Flächendruck vergrößert.
An der oberen Fläche 1.1 der Matrize 1 befindet sich eine Klinge 6. Die Schneide 6.1 der Klinge 6 ist der Bewegungsrichtung der Blechtafel 3 entgegengerichtet. Bewegt sich die Blechtafel 3, so wie oben ausgeführt, von rechts nach links, so wird von der Beschichtung 4 ein Materialstreifen abgetragen, der gleich der Breite der Klinge entspricht.
Man beachte Folgendes: Blechtafel 3 kann sich in der x-richtung als auch in der y-Richtung oder in einer Zwischenrichtung zwischen diesen beiden bewegen. Die Matrize 1 und der Stempel 2 werden je nach Bewegungsrichtung der Blechplatte 3 um ihre gemeinsame Rotationsachse gedreht, um die Schneide 6.1 immer gegen die Bewegungsrichtung der Blechplatte auszureichten. Ein gradliniger beschichtungsfreier Streifen entsteht bei gleichförmiger Bewegung in einer oder beiden Richtung - je nach der Richtung des Verfahrens der Blechtafel 3. Durch die Kombination von zwei unabhängigen Translationsbewegungen und einer rotatorischen Bewegung von Matrize und Stempel lassen sich somit jegliche Konfigurationen von beschichtungsfreien Flächen erzeugen.
Wie aus den 1 und 2 erkennbar, weist Matrize 1 eine Bohrung 7 auf. Dabei handelt es sich um eine Durchgangsbohrung, die durch Matrize 1 von deren oberer zu deren unterer Begrenzungsfläche hindurchgeht. Die Bohrung dient zum Abführen des spanförmigen Abfalls, der an der Klinge 6 anfällt. Bohrung 7 kann in ihrem Einlassbereich trichterförmig gestaltet sein, somit einen Einlassquerschnitt aufweisen, der sich in Abführrichtung der Späne verjüngt. Siehe Kontur 7.1 der Bohrung 7.
Auch ist es denkbar, eine Blaseinrichtung vorzusehen - hier nicht gezeigt -, statt der Bohrung 7 oder zusätzlich zu dieser. Eine Blaseinrichtung kann verhindern, dass sich im Raum zwischen Klinge 6 und oberer Fläche 1.1 der Matrize 1 Späne ansammeln.
Wie man aus den 1 und 2 erkennt, liegt die Schneide 6.1 der Klinge 6 am Scheitelpunkt der konvex gekrümmten oberen Fläche 1.1 der Matrize 1.
An die Bohrung 7 wird im Allgemeinen eine Absaugeinrichtung angeschlossen sein, die die Späne zuverlässig entfernt.
Eine interessante Ausführungsform einer Matrize 1 ist in 3 gezeigt, wohlgemerkt im Aufriss, somit nicht in Draufsicht. Dabei ist die Matrize als zylindrischer Körper gestaltet, der koaxial zur Rolle 5 angeordnet ist. Er weist auf seinem Umfang vier Klingen 6 auf. Er ist drehbar gelagert. Während des Betriebes steht der zylindrische Körper still. Nach einer gewissen Betriebsdauer und damit nach einer gewissen Abnutzung kann er jedoch um seine eigene Achse verdreht werden, sodass eine weitere der vier Klingen in Arbeitsposition kommt, somit dem Scheitel der Rolle 5 gegenüberliegend.
Der zylindrische Körper 1 kann massiv sein. In diesem Falle weist er Bohrungen 7 auf, die vom Klingenbereich zu einer zentralen Bohrung 7.3 führen, an die sich wiederum eine nicht gezeigte Absaugeinrichtung anschließt.
Der zylindrische Körper 1 kann aber auch hohl sein siehe 4. Der Mantel des zylindrischen Körpers 1 weist wiederum im Bereich der Klingen 6 Bohrungen 7 auf, durch die die Späne des abgetragenen Schichtmaterials in das Innere des zylindrischen Körpers 1 fallen. Wenigstens eine Stirnfläche des zylindrischen Körpers 1 ist offen, sodass die Späne aus dem Inneren nach außen gelangen können. Deshalb kann bei dieser Variante eine Absaugvorrichtung entfallen.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich wie folgt zusammenfasen:

- Die Vorrichtung erlaubt es, eine beschichtete Metallplatte von der Beschichtung zu befreien, insbesondere eine zinkbeschichtete Blechtafel. Dabei kann das Entfernen der Beschichtung an jeglicher Stelle des Werkstückes erfolgen. Die beschichtungsfreie Fläche kann jegliche Größe und jegliche Gestalt aufweisen, beispielsweise streifenförmig oder rund oder eckig sein.
- Dickentoleranzen des Ausgangsmateriales, somit des unbeschichteten Bleches, werden ausgeglichen durch die flexible Rolle, die Bestandteil des Stempels ist.
- Die Vorrichtung lässt sich anwenden für jegliche Arten von Flachblechen. Alle Konturen und Positionen sind frei programmierbar.
- Die Vorrichtung ist einfach im Aufbau, und unkompliziert und zuverlässig im Betrieb. Die abgetragenen Späne fallen in einem örtlich sehr begrenzten Bereich an und werden zuverlässig abgesaugt, sodass sie nicht in die Umgebung gelangen und diese verschmutzen.
- Das flächige Verdampfen des Zinks mit allen seinen Nachteilen wird vermieden, ein nachgeschaltetes Laserschweißen lässt sich bei hoher Prozesssicherheit durchführen. Die Investitionskosten für das Werkzeug sind sehr niedrig.

Bezugszeichenliste

1: Matrize
1.1: konvex gekrümmte obere Fläche der Matrize
2: Stempel
3: Metallplatte
4: Beschichtung
5: Gegendruckrolle
6: Klinge
6.1: Schneide
7: Bohrung
7.1: Trichterkontur der Bohrung
8: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10303063 A1 [0003]

Claims

Vorrichtung zum partiellen Abtragen der Beschichtung (4) einer Metallplatte (3), umfassend die folgenden Merkmale: 1.1 eine Matrize (1) sowie einen Stempel (2), die gemeinsam einen Spalt zum Hindurchführen der Metallplatte (3) miteinander bilden; 1.2 einen Antrieb zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Matrize (1) und Stempel (2) einerseits sowie der Metallplatte (3) andererseits; 1.3 die Matrize (1) trägt auf ihrer der Metallplatte (3) zugewandten Fläche (1.1) eine überstehende Klinge (6), deren Schneide (6.1) der Bewegungsrichtung der Metallplatte (3) entgegengerichtet ist; 1.4 einen Rotationsantrieb zum Drehen von Matrize (1) und Stempel (2) in Schneiderichtung 1.5 eine Druckeinrichtung zum Zusammendrücken von Matrize (1) und Stempel (2); 1.6 Stempel (2) trägt eine Rolle (5), die auf der der Klinge (6) gegenüberliegenden Fläche der Metallplatte (3) abrollt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Matrize (1) und Stempel (2) stationär und um eine gemeinsame Achse rotierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (5) elastisch gelagert ist oder aus einem elastischen Material wie Hartgummi besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) eine konvex gekrümmte obere Auflagefläche (1.1) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) ein zylindrischer Körper (1) ist, der koaxial zur Rolle (5) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize ein Hohlzylinder (1) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (1) zur Späneabfuhr eine Bohrung (7) aufweist, deren Eingang sich im Bereich der Klinge (6) befindet, und deren Ausgang an eine Späneabfuhreinrichtung angeschlossen ist.